KR100896343B1 - Millimeter Wave Image Sensor Module And System For Visualizing Millimeter Wave - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 밀리미터파 신호를 집속하기 위한 렌즈; 복수 개의 도파관으로 이루어지고, 상기 렌즈를 통해 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나; 및 상기 렌즈 및 상기 안테나를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성하는 영상 처리부를 포함하는 밀리미터파 영상화 시스템을 제공한다.The present invention relates to millimeter wave image sensor modules and millimeter wave imaging systems. The present invention provides a lens for focusing a millimeter wave signal; An antenna comprising a plurality of waveguides and receiving the millimeter wave signal through the lens; And an image processing unit configured to form a millimeter wave image of the millimeter wave signal received through the lens and the antenna.

밀리미터파, 영상화, 도파관 안테나 Millimeter wave, imaging, waveguide antenna

Description

밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템 {Millimeter Wave Image Sensor Module And System For Visualizing Millimeter Wave}Millimeter wave image sensor module and system for visualizing millimeter wave

본 발명은 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수 개의 도파관 안테나를 통해 검색 대상으로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 수신하여 이를 영상화할 수 있는 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to millimeter wave image sensor modules and millimeter wave imaging systems. More specifically, the present invention relates to a millimeter wave image sensor module and a millimeter wave imaging system capable of receiving and imaging a millimeter wave signal radiated from a search target through a plurality of waveguide antennas.

일반적으로 공항이나 각종 회의장에서는 총기류 등의 금속성 물질을 탐지하여 위험물의 반입을 금지하기 위해 통상의 금속탐지기를 설치하는데, 상기 금속탐지기는 전자기 유도 현상을 이용하는 것으로 금속성 물질의 유무에 따라 변화되는 성질을 이용하여 총기 또는 기타 금속성 위험물을 탐지해 내는 장치이다.In general, airports and various conference halls install metal detectors to detect metallic substances such as firearms and prohibit the introduction of dangerous materials. The metal detectors use electromagnetic induction to change the properties depending on the presence or absence of metallic substances. It is used to detect firearms or other metallic dangerous objects.

금속 탐지기는 안전요원이 휴대하여 출입자의 금속류 소지 여부를 검색하는 휴대용 금속 탐지기와, 게이트 형태의 구조물을 통해 출입자를 차례로 통과시킴에 따라 소지한 금속을 탐지해 내는 게이트형 금속 탐지기가 있다.Metal detectors are portable metal detectors that are carried by security personnel to detect the possession of metals, and gate-type metal detectors that detect metals as they pass through a gate-type structure in turn.

그러나 이와 같은 금속 탐지기의 경우에는 비금속류 또는 외부 노이즈에 의한 부정확한 탐지에 의해 원하는 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, in the case of such a metal detector, there is a problem that a desired result cannot be obtained by inaccurate detection by nonmetals or external noise.

또한, 안전 검색 등이 필요한 공항 등에서 사용되는 물품을 대상으로 하는 은닉 물체 감지 장치로는 대표적으로 X선 탐지기가 있다.In addition, a hidden object detection device for an object used in an airport, such as a safety screening, etc. is typically X-ray detector.

그러나 X선 탐지기의 경우에는 옷 속의 인체를 선명하게 표현하여 개인의 인권에 대한 침해 우려가 있고 검색시 인체에 엑스레이를 주사하므로 인체에 악영향을 미치는 문제점이 있다.However, in the case of the X-ray detector, there is a concern that the human body in the clothes is clearly expressed, and there is a concern about infringement on the human rights of the individual.

그리고 또 다른 형태의 은닉 물체 감지 장치로는 밀리미터파를 이용한 감지 장치가 있는데, 이는 다음과 같은 원리를 이용한 것이다.Another type of hidden object sensing device is a sensing device using a millimeter wave, which uses the following principle.

모든 물체는 그 절대온도에 비례해서 넓은 대역의 열잡음을 방사하고 있고, 밀리미터파를 이용한 감지 장치는 이 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 스펙트럼 강도를 수신해서 영상을 형성한다. 밀리미터파란 그 파장이 밀리미터 단위인 신호를 말한다. 밀리미터파 신호는 의복 등을 투과할 수가 있기 때문에, 밀리미터파를 이용한 감지 장치를 이용하여 의복 내부의 인체 및 소지품이 방사하고 있는 절대온도에 비례하는 열잡음 중 밀리미터파를 수신하여 영상으로 구성할 수 있다.All objects emit a wide band of thermal noise in proportion to their absolute temperature, and a millimeter wave sensing device receives the spectral intensity of the millimeter wave band and forms an image. A millimeter wave is a signal whose wavelength is in millimeters. Since the millimeter wave signal can penetrate clothing, etc., a millimeter wave sensing device can be used to receive a millimeter wave out of thermal noise proportional to the absolute temperature radiated by the human body and belongings inside the garment to form an image. .

종래 기술에 의한 밀리미터파 영상화 시스템은, 렌즈 또는 기타의 방법을 통하여 맺혀진 물체의 상을 이미지 센서가 주사하여 신호를 획득하고 이를 하나의 영상으로 구성한다. 그러나, 이와 같은 방식에 의하면 물체의 상이 맺힌 면을 스캔하여야 하므로 매우 정밀한 제어가 필요한 문제점이 있다.In the conventional millimeter wave imaging system, an image sensor scans an image of an object formed through a lens or other method, acquires a signal, and configures it into one image. However, according to such a method, a very precise control is required because the surface of the object must be scanned.

현재 밀리미터파 신호를 수신하여 영상으로 구성하는 시스템에 관한 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있으나, 실제 제품화 및 상업화의 측면에서 초기 단계에 머물러 있다.Currently, technology development for a system for receiving a millimeter wave signal and constructing an image has been continuously made, but it is still at an early stage in terms of actual commercialization and commercialization.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 최근의 추세와 요청에 따라 제안된 것으로서, 복수 개의 도파관 안테나를 이용하여 밀리미터파 신호를 수신함으로써 검색 가능한 영역의 크기를 크게 제공할 수 있는 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention solves the above problems and has been proposed in accordance with recent trends and requests. The present invention provides a millimeter wave image sensor module that can provide a large size of a searchable area by receiving a millimeter wave signal using a plurality of waveguide antennas. And millimeter wave imaging systems.

본 발명의 다른 목적은, 복수 개의 도파관 안테나를 이용하여 밀리미터파 신호를 수신함으로써 검색 대상을 검색하는 시간을 대폭 축소시키는 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a millimeter wave image sensor module and a millimeter wave imaging system that greatly reduce the time for searching for a search target by receiving a millimeter wave signal using a plurality of waveguide antennas.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상화 시스템은, 밀리미터파 신호를 집속하기 위한 렌즈; 복수 개의 도파관으로 이루어지고, 상기 렌즈를 통해 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나; 및 상기 렌즈 및 상기 안테나를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성하는 영상 처리부를 포함하여 이루어진다.As an aspect of the present invention for achieving the above object, a millimeter wave imaging system according to the present invention, the lens for focusing the millimeter wave signal; An antenna comprising a plurality of waveguides and receiving the millimeter wave signal through the lens; And an image processing unit configured to form a millimeter wave image of the millimeter wave signal received through the lens and the antenna.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 의한 밀리미터파 이미지 센서 모듈은, 밀리미터파 신호를 집속하기 위한 렌즈; 복수 개의 도파관으로 이루어지고, 상기 렌즈를 통해 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나; 상기 각각의 도파관으로부터 수신된 밀리미터파 신호를 증폭하여 출력하는 복수 개의 증폭기; 및 상기 각각의 증폭기를 통해 증폭된 신호를 직류 전압으로 변 환하여 출력하는 복수 개의 검출기를 포함하여 이루어진다.As another aspect of the present invention for achieving the above object, the millimeter wave image sensor module according to the present invention, the lens for focusing the millimeter wave signal; An antenna comprising a plurality of waveguides and receiving the millimeter wave signal through the lens; A plurality of amplifiers for amplifying and outputting a millimeter wave signal received from each waveguide; And a plurality of detectors for converting the signals amplified by the respective amplifiers into DC voltages and outputting the DC voltages.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈 및 밀리미터파 영상화 시스템에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.The millimeter wave image sensor module and the millimeter wave imaging system according to the present invention described above have the following effects.

본 발명에 의하면, 복수 개의 도파관 안테나를 이용하여 밀리미터파 신호를 수신하므로 검색할 수 있는 영역의 크기가 커지는 효과가 있다. 따라서, 검색 대상을 스캔하는데 필요한 시간을 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the millimeter wave signal is received using the plurality of waveguide antennas, the size of the searchable area is increased. Therefore, there is an effect that the time required for scanning a search target can be greatly shortened.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.The above objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout. In addition, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 블록 구성도이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나 모듈의 개략도이다. 도 3a는 복수 개의 도파관 안테나 센서로 구성된 도파관 안테나 모듈을 도시한 도면이고, 도 3b는 도 3a의 도파관 안테나 모듈을 구성하는 하나의 도파관 안테 나 센서의 세부도를 도시한 도면이다.. 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 이미지 센서 모듈을 상세히 설명하기로 한다.1 is a schematic diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention. 3A and 3B are schematic diagrams of a waveguide antenna module according to an embodiment of the present invention. 3A illustrates a waveguide antenna module including a plurality of waveguide antenna sensors, and FIG. 3B illustrates a detailed view of one waveguide antenna sensor constituting the waveguide antenna module of FIG. 3A. 3, the millimeter wave imaging system and the millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템은, 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)과, 변환기(120)와, 컴퓨터(180)를 포함하여 구성될 수 있다.The millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention may include a millimeter wave image sensor module 170, a converter 120, and a computer 180.

상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)은, 렌즈(100)와 도파관 안테나 모듈(110)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 도파관 안테나 모듈(110)은, 안테나부(111), 증폭부(113) 및 검출부(115)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈(100)와 상기 도파관 안테나 모듈(110)은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(100) 및 상기 도파관 안테나 모듈(110) 중 어느 하나가 움직임에 따라 나머지 하나도 이에 연동하여 함께 움직일 수 있다.The millimeter wave image sensor module 170 may include a lens 100 and a waveguide antenna module 110. The waveguide antenna module 110 may include an antenna unit 111, an amplifier 113, and a detector 115. The lens 100 and the waveguide antenna module 110 may be integrally formed. For example, as one of the lens 100 and the waveguide antenna module 110 moves, the other one may move in conjunction with it.

상기 렌즈(100)는 외부의 검색 대상으로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 집속한다.The lens 100 focuses a millimeter wave signal emitted from an external search target.

상기 안테나부(111)는, 복수 개의 도파관으로 이루어지고, 상기 렌즈(100)를 통해 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나 역할을 수행하는 장치이다.The antenna unit 111 is composed of a plurality of waveguides, and serves as an antenna for receiving the millimeter wave signal through the lens 100.

상기 증폭부(113)는, 상기 각각의 도파관으로부터 수신된 밀리미터파 신호를 증폭하여 출력하는 복수 개의 증폭기로 이루어진다. 밀리미터파 신호는 신호 세기가 미약한 열잡음이므로, 상기 각 증폭기는, 고이득·저잡음의 소자로 구성되는 것이 바람직하다.The amplifier 113 comprises a plurality of amplifiers for amplifying and outputting the millimeter wave signals received from the respective waveguides. Since the millimeter wave signal has thermal noise of low signal strength, it is preferable that each of the amplifiers is composed of a high gain and a low noise element.

상기 검출부(115)는, 상기 각각의 증폭기를 통해 증폭된 신호를 직류 전압으 로 변환하여 출력하는 복수 개의 검출기로 이루어진다.The detector 115 includes a plurality of detectors for converting signals amplified by the respective amplifiers into DC voltages and outputting the DC voltages.

도 3a에 도시된 상기 도파관 안테나 모듈(110)은, 도 3b에 도시된 바와 같이 도파관 안테나(111)와 증폭기(113)와 검출기(115)가 각각 하나씩 순차적으로 연결된 도파관 안테나 센서를 복수 개 포함할 수 있다. 도 3b에 도시된 도파관 안테나(111)의 예를 들면, 1.8mm×3.6mm의 크기를 가질 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 각 도파관 안테나 센서는 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다. 도 3a에 도시된 도파관 안테나 모듈(110)은 16개의 도파관 안테나 센서로 이루어져 있다. 상기 각 도파관 안테나 센서는, 도파관 안테나에 의해 수신된 신호를 증폭기로 전달하기 위한 FIN 라인 전이 구조(117)를 포함할 수 있다. 또한 상기 각 도파관 안테나 센서에 포함된, FIN 라인 전이 구조(117)와 증폭기(113)와 검출기(115)는 하나의 기판에 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)은, 한번에 넓은 범위를 스캔할 수 있다. 즉 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)은, 종래 기술에 비해, 검색 대상으로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 넓은 범위에 대해 수신할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)에 의하면, 종래 기술에 비해, 검색 대상의 전체를 스캔하는데 소요되는 시간이 대폭 줄어들게 된다.The waveguide antenna module 110 illustrated in FIG. 3A may include a plurality of waveguide antenna sensors sequentially connected to the waveguide antenna 111, the amplifier 113, and the detector 115, respectively, as illustrated in FIG. 3B. Can be. For example, the waveguide antenna 111 illustrated in FIG. 3B may have a size of 1.8 mm × 3.6 mm. As shown in FIG. 3A, each of the waveguide antenna sensors may be arranged in an array form. The waveguide antenna module 110 shown in FIG. 3A is composed of 16 waveguide antenna sensors. Each waveguide antenna sensor may include a FIN line transition structure 117 for delivering a signal received by the waveguide antenna to an amplifier. In addition, the FIN line transition structure 117, the amplifier 113, and the detector 115 included in each waveguide antenna sensor may be formed on one substrate. With this structure, the millimeter wave image sensor module 170 can scan a wide range at a time. That is, the millimeter wave image sensor module 170 may receive a millimeter wave signal radiated from a search target over a wide range, compared to the prior art. Therefore, according to the millimeter wave image sensor module 170 according to an embodiment of the present invention, compared to the prior art, the time required to scan the entire search target is greatly reduced.

상기 변환기(120)는, 상기 검출부(115)를 통해 변환된 직류 전압을 디지털 신호로 변환한다. 상기 변환기(120)는, 일반적으로 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter; ADC)로 호칭된다.The converter 120 converts the DC voltage converted by the detector 115 into a digital signal. The converter 120 is generally referred to as an analog-to-digital converter (ADC).

상기 컴퓨터(180)는, 본 발명의 실시예에 따라 밀리미터파 영상을 획득하기 위해 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)과 상기 변환기(120)를 통해 전달되는 디지털 신호를 처리하는 장치이다. 상기 컴퓨터(180)는, 메모리(130), 영상 처리부(140), 표시부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.The computer 180 is a device for processing a digital signal transmitted through the millimeter wave image sensor module 170 and the converter 120 to obtain a millimeter wave image according to an embodiment of the present invention. The computer 180 may include a memory 130, an image processor 140, a display unit 150, and a controller 160.

메모리(130)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 소정의 프로그램을 저장하고 있으며, 상기 제어부(160)에 의해 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작이 수행될 때 입출력되는 데이터 및 처리되는 각종 데이터를 저장한다. 또한 상기 메모리(130)는, 상기 변환기(120)를 통해 수신되는 디지털 신호를 임시 또는 영구적으로 저장할 수 있다. 또한 상기 메모리(130)는, 상기 영상 처리부(140)에서 구성된 밀리미터파 영상을 임시 또는 영구적으로 저장할 수 있다.The memory 130 stores a predetermined program for controlling the overall operation of the millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention, and when the overall operation of the millimeter wave imaging system is performed by the controller 160, Stores input / output data and various data processed. In addition, the memory 130 may temporarily or permanently store the digital signal received through the converter 120. In addition, the memory 130 may temporarily or permanently store the millimeter wave image configured by the image processor 140.

상기 영상 처리부(140)는, 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170), 상기 변환기(120)를 통해서 전달되는 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성한다.The image processor 140 configures a millimeter wave signal transmitted through the millimeter wave image sensor module 170 and the converter 120 into a millimeter wave image.

상기 표시부(150)는, 상기 제어부(160)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 밀리미터파 영상화 시스템의 상태 혹은 각종 정보를 디스플레이하기 위한 표시 장치이다.The display unit 150 is a display device for displaying the state or various information of the millimeter wave imaging system by the control signal output from the control unit 160.

상기 제어부(160)는, 상기 구성 요소들을 제어하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 전반적인 동작을 총괄한다.The controller 160 controls the components and controls the overall operation of the millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템 및 밀리미터파 이미지 센서 모듈의 구체적인 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, specific operations of the millimeter wave imaging system and the millimeter wave image sensor module according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 밀리미터파 이미지 센서 모듈을 통해 검색 범위를 스캔하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 검색 범위란, 밀리미터파 신호를 수신할 영역을 말한다. 상기 검색 범위는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 검색 범위(10)는, 16×16 행렬의 형태로서 설정되어 있다. 단, 도 4에 도시된 검색 범위(10)는 일 예에 불과하고, 본 발명에서 말하는 검색 범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.4 is a diagram for describing an operation of scanning a search range through a millimeter wave image sensor module. The search range means an area to receive a millimeter wave signal. The search range may be set in various ways. For example, the search range 10 shown in FIG. 4 is set in the form of a 16x16 matrix. However, the search range 10 shown in FIG. 4 is merely an example, and the search range according to the present invention is not necessarily limited thereto.

상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 검색 범위(10) 중 고정 범위(11)를 스캔할 수 있다. 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이 상기 고정 범위(11)를 스캔한다는 것은, 상기 고정 범위(11)로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 특정 시간 동안 수신하는 것을 의미한다.The millimeter wave image sensor module 170 may scan the fixed range 11 of the search range 10, as shown in FIG. 4. Scanning the fixed range 11 by the millimeter wave image sensor module 170 means receiving a millimeter wave signal emitted from the fixed range 11 for a specific time.

상기 고정 범위(11)는, 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이 특정 위치에 고정되어 있는 시간 동안 밀리미터파 신호를 수신할 수 있는 영역의 크기를 나타낸다. 상기 고정 범위(11)의 크기는 설정될 수 있다. 또한 상기 고정 범위(11)를 구성하는 각 행렬 성분의 크기도 설정될 수 있다.The fixed range 11 represents the size of an area in which the millimeter wave image sensor module 170 can receive the millimeter wave signal for a fixed time at a specific position. The size of the fixed range 11 may be set. In addition, the size of each matrix component constituting the fixed range 11 may be set.

상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이, 도 4에 도시된 상기 검색 범위(10) 전체를 스캔하기 위해서는, 상기 검색 범위(10)의 이동 또는 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)의 이동이 필요하다.In order for the millimeter wave image sensor module 170 to scan the entire search range 10 shown in FIG. 4, the search range 10 or the millimeter wave image sensor module 170 needs to be moved. Do.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 블록 구성도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템에 구 동부(190)가 더 포함된 구성을 갖는다.5 is a block diagram of a millimeter wave imaging system according to another embodiment of the present invention. The millimeter wave imaging system according to another embodiment of the present invention has a configuration in which the eastern portion 190 is further included in the millimeter wave imaging system according to the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 구동부(190)는, 상기 제어부(160)의 제어 신호에 의해 모터를 구동하여 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이 지향하는 방향이 변화하도록 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)을 회전시킨다. 예를 들어, 상기 구동부(190)는, 상하좌우로 회전 운동이 가능한 팬/틸트(Pan/Tilt) 장치로 구현될 수 있다. 팬/틸트 장치의 동작 예로서, 팬/틸트 장치는, RS-232 통신을 통해 좌우 320˚, 상하 50˚ 범위에서 2.5˚ 간격으로 움직일 수 있다.The driving unit 190 rotates the millimeter wave image sensor module 170 so as to change a direction in which the millimeter wave image sensor module 170 is directed by driving a motor according to a control signal of the controller 160. For example, the driving unit 190 may be implemented as a pan / tilt device capable of rotating up, down, left and right. As an operation example of the pan / tilt device, the pan / tilt device may be moved at intervals of 2.5 ° in a range of 320 ° left and right and 50 ° up and down through RS-232 communication.

상기 제어부(160)는, 미리 설정된 상기 검색 범위(10) 전체에 대해 밀리미터파 신호를 수신하기 위해, 구동부(190)를 제어하여 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)을 미리 정해진 회전 규칙에 따라 회전시킬 수 있다.The controller 160 controls the driving unit 190 to rotate the millimeter wave image sensor module 170 according to a predetermined rotation rule in order to receive a millimeter wave signal for the entire search range 10. You can.

상기 회전 규칙은, 회전 각도와, 회전 방향과, 특정 위치에 고정되어 있는 시간 중 적어도 하나에 관한 것일 수 있다. 상기 회전 각도의 예를 들면, 도 4에서 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이 특정 영역을 스캔한 후 다음 영역을 스캔하기 위해 회전하는 각도를 말한다. 상기 특정 위치에 고정되어 있는 시간은, 도 4에서 상기 고정 범위(11)로부터 밀리미터파 신호를 수신하는데 필요한 시간을 말한다.The rotation rule may relate to at least one of a rotation angle, a rotation direction, and a time fixed at a specific position. As an example of the rotation angle, in FIG. 4, the millimeter wave image sensor module 170 rotates to scan a specific area and then scans the next area. The time fixed at the specific position refers to the time required for receiving the millimeter wave signal from the fixed range 11 in FIG. 4.

이와 같이 상기 제어부(160)는, 상기 검색 범위(10) 전체에 대해 밀리미터파 신호를 획득하기 위해, 상기 회전 규칙에 따라 상기 구동부(190)를 제어할 수 있다. 상기 구동부(190)에 의해 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)은 상하좌우로 회전하게 되고, 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)의 회전에 연동하여 상 기 고정 범위(11) 또한 상하좌우로 이동하게 된다.As described above, the controller 160 may control the driver 190 according to the rotation rule to obtain the millimeter wave signal for the entire search range 10. The millimeter wave image sensor module 170 rotates up, down, left, and right by the driving unit 190, and the fixed range 11 also moves up, down, left, and right in conjunction with the rotation of the millimeter wave image sensor module 170. Done.

상기 제어부(160)는, 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)과 상기 변환기(120)를 통해 전달되는 디지털 신호 형태의 밀리미터파 신호를 상기 영상 처리부(140)를 통해 밀리미터파 영상으로 구성하도록 제어할 수 있다.The controller 160 controls to configure the millimeter wave signal in the form of a digital signal transmitted through the millimeter wave image sensor module 170 and the converter 120 to the millimeter wave image through the image processor 140. Can be.

상기 영상 처리부(140)는, 상기 수신된 밀리미터파 신호의 전압과 미리 설정된 기준 전압의 전압 차이를 이용하여 상기 수신된 밀리미터파 신호를 상기 밀리미터파 영상으로 구성할 수 있다. 또한 상기 영상 처리부(140)는, 디지털 필터(digital filter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상 처리부(140)는, 상기 변환기(120)로부터 전달되는 디지털 신호를 3차로 구성된 디지털 IIR 필터를 통해 20Hz 이하의 신호로 변환하여 50개의 샘플에 대한 평균값을 획득할 수 있다. 도 6a 및 도 6b는, 시간에 따른 밀리미터파 신호의 전압 그래프를 나타낸 도면이다. 도 6a는 시간에 따라 변환기(120)로부터 전달되는 디지털 신호를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 도 6a의 디지털 신호가 디지털 필터를 통과한 필터링 신호를 나타내는 그래프이다. 도 6b에서 참조번호 30은, 검색 대상(예를 들어, 사람)이 어떤 물체를 은닉하고 있음을 나타낸다. 예를 들어 A라는 사람이 옷 속에 B라는 물체를 숨기고 있다고 가정하자. 상기 A가 방사하는 밀리미터파 신호의 전압과 상기 B가 방사하는 밀리미터파 신호의 전압은 서로 다를 것이다. 도 6b의 그래프에서 참조번호 30은 상기 B라는 물체를 나타내고, 나머지 부분은 상기 A라는 사람을 나타낼 수 있다.The image processor 140 may configure the received millimeter wave signal as the millimeter wave image by using a voltage difference between the voltage of the received millimeter wave signal and a preset reference voltage. In addition, the image processor 140 may include a digital filter. For example, the image processor 140 may obtain a mean value for 50 samples by converting the digital signal transmitted from the converter 120 into a signal of 20 Hz or less through a digital IIR filter configured in 3rd order. 6A and 6B are graphs showing voltage graphs of millimeter wave signals over time. FIG. 6A is a graph showing a digital signal transmitted from the converter 120 over time, and FIG. 6B is a graph showing a filtering signal through which the digital signal of FIG. 6A has passed through a digital filter. In FIG. 6B, reference numeral 30 indicates that the object to be searched (e.g., a person) hides an object. For example, suppose a person A is hiding an object B in clothes. The voltage of the millimeter wave signal radiated by A and the voltage of the millimeter wave signal radiated by B will be different. In the graph of FIG. 6B, reference numeral 30 may represent the object B, and the remaining part may represent the person A.

상기 영상 처리부(140)에 의해 구성된 영상의 예를 들면, 측정된 직류전압값 을 최소값-최대값 범위를 이용하여 그레이(gray) 레벨로 변환된, 16×16 픽셀(pixel)의 크기를 갖는 영상이다.For example, an image having a size of 16 × 16 pixels, in which the measured DC voltage value is converted to a gray level using a minimum value-maximum value range, for example, of the image configured by the image processor 140. to be.

도 5에 의한 밀리미터파 영상화 시스템에 의해 밀리미터파 영상을 구성하는 경우, 상기 영상 처리부(140)가 상기 밀리미터파 영상을 구성하는 시점은 다양할 수 있다. 상기 밀리미터파 영상의 구성 시점에 대한 세 가지 예를 설명하기로 한다.When the millimeter wave image is configured by the millimeter wave imaging system of FIG. 5, the time point at which the image processor 140 configures the millimeter wave image may vary. Three examples of the viewpoints of the millimeter wave image will be described.

첫째, 상기 영상 처리부(140)는, 상기 검색 범위에 대한 상기 밀리미터파 신호의 수신이 완료된 후, 상기 검색 범위 전체에 대해 상기 밀리미터파 영상을 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 검색 범위(10) 전체에 대해 상기 밀리미터파 신호를 수신한다. 상기 검색 범위(10) 전체에 대한 상기 밀리미터파 신호는, 상기 메모리(130)에 저장된다. 상기 메모리(130)에 저장된 상기 검색 범위(10) 전체에 대한 상기 밀리미터파 신호는, 상기 영상처리부(150)로 전달되어 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.First, the image processor 140 may configure the millimeter wave image for the entire search range after reception of the millimeter wave signal for the search range is completed. For example, the millimeter wave signal is received for the entire search range 10 shown in FIG. The millimeter wave signal for the entire search range 10 is stored in the memory 130. The millimeter wave signal for the entire search range 10 stored in the memory 130 may be transmitted to the image processor 150 to form a millimeter wave image.

둘째, 상기 영상 처리부(140)는, 소정 시간 간격마다 상기 밀리미터파 신호를 수신할 때마다 상기 밀리미터파 영상을 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 상기 구동부(190)에 의해 상기 밀리미터파 이미지 센서 모듈(170)이 회전함에 따라 상기 고정 범위(11)에 대해 밀리미터파 신호를 수신할 때마다, 상기 고정 범위(11)에 대해 수신된 밀리미터파 신호가 상기 영상 처리부(140)에서 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다.Second, the image processor 140 may configure the millimeter wave image every time the millimeter wave signal is received at predetermined time intervals. For example, each time the millimeter wave image sensor module 170 is rotated by the driving unit 190 in FIG. 4, the stationary range 11 is received whenever the millimeter wave signal is received with respect to the fixed range 11. The millimeter wave signal received with respect to the image processor 140 may be configured as a millimeter wave image.

셋째, 상기 영상 처리부(140)는, 도 4에서 상기 검색 범위(10) 중 복수 개의 고정 범위(11)에 대해 수신된 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 검색 범위(10)의 고정 범위(11)가 4개씩 스캔되고, 상기 스캔된 4개의 고정 범위(11)가 상기 영상 처리부(140)에서 밀리미터파 영상으로 구성될 수 있다. 상기 영상 처리부(140)에서 한 번에 처리될 상기 고정 범위(11)의 개수는, 상기 메모리(130)의 용량과 상기 영상 처리부(140)의 처리 속도에 따라 설정되거나 변경될 수 있다.Third, the image processor 140 may configure the millimeter wave signals received for the plurality of fixed ranges 11 among the search ranges 10 as a millimeter wave image in FIG. 4. For example, four fixed ranges 11 of the search range 10 of FIG. 4 may be scanned, and the four fixed ranges 11 may be configured as millimeter wave images by the image processor 140. . The number of the fixed ranges 11 to be processed at one time by the image processor 140 may be set or changed according to the capacity of the memory 130 and the processing speed of the image processor 140.

상기 제어부(160)는, 상기 영상 처리부(140)에서 구성된 상기 밀리미터파 영상을 상기 표시부(150)에 표시할 수 있다.The controller 160 may display the millimeter wave image configured by the image processor 140 on the display unit 150.

한편 상기 영상 처리부(140)는, 상기 수신된 밀리미터파 신호의 전압과 상기 기준 전압의 전압 차이를 이용하여 상기 밀리미터파 영상을 구성한 후, 상기 구성된 밀리미터파 영상을 재구성할 수 있다. 상기 영상 재구성의 방식은 다양할 수 있다. 예를 들어, 영상의 크기를 확대/축소, 반전(negative) 영상 처리에 의해, 상기 구성된 밀리미터파 영상이 재구성될 수 있다.Meanwhile, the image processor 140 may reconstruct the millimeter wave image after configuring the millimeter wave image by using a difference between the voltage of the received millimeter wave signal and the reference voltage. The image reconstruction may vary. For example, the configured millimeter wave image may be reconstructed by enlarging / reducing the size of the image and performing negative image processing.

도 7은 검색 범위의 예를 도시한 도면이다. 도 7a은 몸에 특별한 물체를 숨기지 않은 경우이고, 도 7b는 몸에 드라이기를 숨긴 경우이다. 도 8a 및 도 8b는, 도 7a 및 도 7b를 각각 상기 검색 범위(10)로 하여 밀리미터파 신호를 수신한 후 영상으로 구성한 것이다. 도 8a와 도 8b를 비교하면, 도 8b에 도 8a와는 달리 드라이기(20)가 표시됨을 알 수 있다. 도 8의 영상은, 20×20 픽셀(pixel)의 크기를 갖 는다.7 is a diagram illustrating an example of a search range. FIG. 7A illustrates a case in which a special object is not hidden in the body, and FIG. 7B illustrates a case in which the dryer is hidden in the body. 8A and 8B show an image after receiving a millimeter wave signal using FIGS. 7A and 7B as the search range 10, respectively. 8A and 8B, it can be seen that the dryer 20 is displayed in FIG. 8B unlike FIG. 8A. The image of FIG. 8 has a size of 20 × 20 pixels.

도 9a 및 도 9b는, 도 8a 및 도 8b를 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 10a 및 도 10b는, 도 8a 및 도 8b를 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 은닉 물체의 존부를 판단하기 쉽게, 도 8에 도시된 측정 영상의 크기를 확대할 수 있다.9A and 9B are enlarged processes of Figs. 8A and 8B by a bicubic enlargement method. 10A and 10B are enlarged processes of Figs. 8A and 8B by a bilinear enlargement method. As illustrated in FIGS. 9 and 10, it is possible to enlarge the size of the measured image illustrated in FIG. 8 so that it is easy to determine whether there is a hidden object.

도 11a 및 도 11b는, 도 8a 및 도 8b를 반전 및 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 12a 및 도 12b는, 도 8a 및 도 8b를 반전 및 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 은닉 물체를 보다 명확하게 표시하기 위해, 도 8에 도시된 측정 영상의 크기를 반전 및 확대 표시할 수 있다. 도 9 내지 도 12에 도시된 영상은, 400×400 픽셀(pixel)의 크기를 갖는다.11A and 11B are enlarged processes of FIGS. 8A and 8B by the inversion and bicubic enlargement methods. 12A and 12B show an enlarged process of FIGS. 8A and 8B by the inversion and bilinear magnification methods. As illustrated in FIGS. 11 and 12, in order to display the hidden object more clearly, the size of the measured image illustrated in FIG. 8 may be inverted and enlarged. The image shown in FIGS. 9 to 12 has a size of 400 × 400 pixels.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a millimeter wave imaging system according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도파관 안테나 모듈의 개략도이다.3A and 3B are schematic diagrams of a waveguide antenna module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 밀리미터파 이미지 센서 모듈을 통해 검색 범위를 스캔하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing an operation of scanning a search range through a millimeter wave image sensor module.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀리미터파 영상화 시스템의 블록 구성도이다.5 is a block diagram of a millimeter wave imaging system according to another embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는, 시간에 따른 밀리미터파 신호의 전압 그래프를 나타낸 도면이다.6A and 6B are graphs showing voltage graphs of millimeter wave signals over time.

도 7a 및 도 7b는 검색 범위의 예를 도시한 도면이다.7A and 7B show examples of search ranges.

도 8a 및 도 8b는, 도 7a 및 도 7b를 각각 상기 검색 범위(10)로 하여 밀리미터파 신호를 수신한 후 영상으로 구성한 것이다.8A and 8B show an image after receiving a millimeter wave signal using FIGS. 7A and 7B as the search range 10, respectively.

도 9a 및 도 9b는, 도 8a 및 도 8b를 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.9A and 9B are enlarged processes of Figs. 8A and 8B by a bicubic enlargement method.

도 10a 및 도 10b는, 도 8a 및 도 8b를 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.10A and 10B are enlarged processes of Figs. 8A and 8B by a bilinear enlargement method.

도 11a 및 도 11b는, 도 8a 및 도 8b를 반전 및 Bicubic 확대 방법으로 확대 처리한 것이다.11A and 11B are enlarged processes of FIGS. 8A and 8B by the inversion and bicubic enlargement methods.

도 12a 및 도 12b는, 도 8a 및 도 8b를 반전 및 Bilinear 확대 방법으로 확대 처리한 것이다. 12A and 12B show an enlarged process of FIGS. 8A and 8B by the inversion and bilinear magnification methods.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 렌즈 110: 도파관 안테나 모듈100: lens 110: waveguide antenna module

111: 안테나부 113: 증폭부111: antenna section 113: amplification section

115: 검출부 117: FIN 라인 전이 구조115: detector 117: FIN line transition structure

120: 변환기 130: 메모리120: converter 130: memory

140: 영상 처리부 150: 표시부140: image processor 150: display unit

160: 제어부 10: 검색 범위160: control unit 10: search range

11: 고정 범위 20, 30: 은닉 물체11: fixed range 20, 30: hidden object

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 밀리미터파 신호를 집속하기 위한 렌즈;A lens for focusing a millimeter wave signal; 복수 개의 도파관으로 이루어지고, 상기 렌즈와 일체로 형성되고, 상기 렌즈를 통해 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 안테나; 및An antenna comprising a plurality of waveguides, integrally formed with the lens, and receiving the millimeter wave signal through the lens; And 상기 렌즈 및 상기 안테나를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 밀리미터파 영상으로 구성하는 영상 처리부;An image processor configured to form a millimeter wave image of the millimeter wave signal received through the lens and the antenna; 상기 렌즈 및 상기 안테나가 지향하는 방향이 변화하도록 상기 렌즈 및 상기 안테나를 회전시키기 위한 모터를 포함하는 구동부; 및A driver including a motor for rotating the lens and the antenna such that a direction in which the lens and the antenna are directed is changed; And 검색 범위를 설정하고, 상기 검색 범위 전체로부터 밀리미터파 신호를 수신할 때까지 상기 구동부를 제어하여 상기 렌즈 및 상기 안테나를 미리 정해진 회전 규칙에 따라 회전시키면서, 상기 렌즈 및 상기 안테나의 회전에 따라 소정 시간 간격으로 수신되는 밀리미터파 신호를 상기 영상 처리부를 통해 밀리미터파 영상으로 구성하는 제어부를A predetermined time is set according to the rotation of the lens and the antenna while setting the search range and rotating the lens and the antenna according to a predetermined rotation rule by controlling the driving unit until a millimeter wave signal is received from the entire search range. A control unit for configuring a millimeter wave signal received at intervals into a millimeter wave image through the image processing unit; 포함하는 밀리미터파 영상화 시스템.Including millimeter wave imaging system. 제 6 항에 있어서, 상기 회전 규칙은,The method of claim 6, wherein the rotation rule, 회전 각도와, 회전 방향과, 특정 위치에 고정되어 있는 시간 중 적어도 하나에 관한 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상화 시스템.Millimeter wave imaging system, characterized in that it relates to at least one of a rotation angle, a rotation direction, and a time fixed at a specific position. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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